Să începem prin definirea terminologiei. Deci ce este desalinizarea apei de mare si de ce este nevoie? Acesta este procesul de îndepărtare a diferitelor săruri din apă, astfel încât să poată fi băut sau utilizat pentru a rezolva unele probleme tehnice.
Marea conține de obicei 3,5% sare, în timp ce concentrația de sare din apa de la robinet, de exemplu, în Statele Unite, este de doar 0,05%. Concentrația ridicată de solide nevolatile dizolvate în apa de mare exclude posibilitatea utilizării sale în orice scop.
Metode de desalinizare a apei de mare
Metodele de desalinizare a apei de mare relevante astăzi sunt împărțite în două grupe:
- Nicio intervenție în starea agregată a apei.
- Transformarea apei într-o stare gazoasă sau solidă
Desalinizarea chimică a apei de mare
Reactivii sunt adăugați în apa sărată, care se combină cu ioni de sare pentru a forma substanțe insolubile. Pentru finalizarea cu succes a procesului, volumul de reactivi este de obicei aproximativ 5% din volumul disponibil de apă. Ionii de bariu și argint sunt folosiți ca reactivi.
Desalinizarea chimică este utilizată foarte rar din cauza costului relativ ridicat al reactivilor, consumului de timp și toxicității sărurilor.
Electrodializă cu apă de mare
Pentru electrodializă se folosesc diafragme active speciale. Sunt fabricate din rășini din plastic, cationic sau anionic și materiale de umplutură din cauciuc.
Baia cu apă de mare este limitată de diafragmele pozitive și negative. Cele mai importante camere destinate desalinizării sunt separate de restul compartimentelor prin membrane semipermeabile cu schimb de ioni.
Ultrafiltrarea sau osmoza inversă a apei de mare
O metodă cunoscută și sub denumirea de „osmoză inversă”. Esența sa constă în punerea presiunii asupra soluției din partea membranei, unde sarea nu va pătrunde împreună cu apa.
Sistemele speciale de osmoză inversă cu o capacitate de 4 metri cubi pe zi și care exercită o presiune de aproximativ 160 kgf / cm₂ pe apă sărată sunt echipate cu membrane de acetat de celuloză. Pe reversul membranelor există plăci poroase de bronz care pot rezista la presiuni puternice.
Printre dezavantajele ultrafiltrării se numără durata de viață scurtă a membranelor și dimensiunile impresionante ale suprafeței destinate filtrării.
Congelarea apei de mare
Deoarece gheața oceanică și marină nu conține sare, această metodă de desalinizare este destul de comună. Pentru o mai bună desalinizare, apa de mare înghețată este topită la o temperatură de 20 de grade: apa de topire spală sărurile de pe gheață mult mai bine.
Această metodă este simplă și economică, cu toate acestea, pentru congelare sunt necesare echipamente voluminoase și profesionale.
Distilarea sau desalinizarea termică a apei de mare
Desalinizarea termică a apei de mare este cel mai popular mod de a elimina sărurile din apa de mare.
Esența procesului este destul de simplă: în timpul fierberii, aburul care părăsește este condensat, în urma căruia se obține apă desalinizată (distilat).
Instalații de desalinizare
La vânzare, cele mai comune instalații care funcționează pe principiul osmozei inverse. Sunt ideale pentru manipularea lichidelor din orice sursă: râuri, lacuri, mări etc. Cu toate acestea, performanța plantei depinde de nivelul de salinitate și temperatura apei de tratat.
Instalațiile de desalinizare constau din schimbătoare de căldură (încălzitoare de apă, evaporatoare, condensatoare), pompe pentru circulația și distilarea apei, conducte pentru apă sărată și dulce, precum și diverse dispozitive pentru controlul și monitorizarea funcționării.Pe baza metodei de desalinizare, echipamentul corespunzător este împărțit în instalații de suprafață și de tip fără suprafață. În plus, acestea sunt clasificate după scop (desalinizare, evaporativ, combinat), tipul de purtător de căldură (abur, gaz, apă, electric), metoda de generare a căldurii (compresie și trepte) și condițiile de funcționare (autonome și neautonome).
Barcile mici și iahturile sunt de obicei echipate cu instalații de desalinizare de recuperare a energiei care funcționează pe 12/24 volți. Astfel de echipamente pot produce aproximativ 100 de litri de apă demineralizată pe oră.
Navele comerciale, de pescuit și de lucru sunt echipate cu instalații de desalinizare mai eficiente, producând până la 30.000 de litri de apă curată pe zi. Astfel de instalații sunt adesea operate pe platforme petroliere, zone de stațiune și așezări de coastă.
Probleme de desalinizare a apei de mare
Cea mai populară tehnologie de osmoză inversă necesită în prezent costuri semnificative pentru producerea și funcționarea membranelor, precum și capacități mari de energie pentru funcționarea instalațiilor. În plus, după desalinizare, rămâne o concentrație mare de saramură, care este adesea returnată în ocean sau mare, crescând astfel salinitatea apei. În fiecare an, aceste circumstanțe fac desalinizarea din ce în ce mai dificilă și mai costisitoare.
În plus, aproximativ 2/3 din rezervele mondiale de apă dulce sunt înghețate în ghețari și zăpadă. Restul este în sol, de unde este pompat atât de repede încât natura pur și simplu nu are timp să suplinească pierderile.
În acest sens, se prevede o creștere a deficitului de apă dulce la scară globală.
Experții estimează că, până în 2030, mai mult de două miliarde de oameni vor suferi o penurie de apă, mai ales că cantitatea de apă dulce utilizată de oameni din diferite țări variază dramatic.De exemplu, americanii consumă în fiecare zi aproximativ 400 de litri de persoană, în timp ce în unele țări subdezvoltate se consumă doar 19 litri și aproape jumătate din populația lumii nu are deloc apă curentă. Toate aceste probleme vor forța în curând umanitatea să acorde o atenție deosebită oceanelor ca sursă de apă. pentru desalinizare ulterioară.